| 研究領域 | 高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築 |
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| 研究課題/領域番号 |
26107003
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
井村 考平 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80342632)
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| 研究期間 (年度) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| キーワード | メソ構造 / 高次機能制御 / 近接場相互作用 / プラズモン |
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| 研究実績の概要 |
光の波長と同程度の大きさであるメソ構造体は，光アンテナ効果や遅延効果により光と強く相互作用するためバルク固体とは異なる性質を示す。メソ構造体では，光励起によりナノ空間への光の閉じ込めと増強を誘起するなど，光―物質間の強相互作用に起因する極めて特異な性質を発現すると期待される。本研究では，メソ構造における光―分子相互作用の増強効果の究明とこれを用い新規光応答制御スキームを構築することを目標とする。
当該年度は，ローカルモードの可視化法の構築とメソ構造を用いた光化学反応研究を進めた。まず，モードの可視化法として従来の発光性試料に限定されていた方法を非発光性試料に拡張した。この方法では，非発光性のメソ構造体に誘起される光増強場により近接して存在する分子を二光子励起しその分子からの発光を検出する方法とした。この方法で可視化される空間構造は，発光過程で励起される素励起の空間構造を反映することが明らかとなった。
光化学反応の応用は，複数の試料を用いて検討した。まず，領域内の研究者と共同で金ナノロッドとジアリールエテンが化学的に結合した試料を調製しその光化学反応を研究した。ジアリールエテンの一光子反応がロッド存在化で大幅に増大すること，また，ジアリールエテン単体では三光子反応が観測されない光照射条件において，ロッドとジアリールエテンの結合体では反応が進行することが明らかとなった。次に，液液界面に金ナノ粒子薄膜を選択的に生成しこれを光反応場とすることで非線形光化学反応の速度が大幅に増大することが明らかとなった。さらに，金属ナノ構造体において，連続発振光励起により非線形発光が効率的に励起されることなどが明らかとなった。以上の成果は，メソ構造体が新規光応答制御スキームを構築する上で有望であることを示す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の成否を左右するのは，メソ構造体において光励起される空間構造を可視化・理解とその光化学反応への応用の実現性である。これまでに，発光性試料，非発光性試料の光励起状態の可視化法を構築できている。今後これらを基礎にメソ構造の理解が深まることが期待される。また，光反応についても，これまでにメソ構造による光化学反応の特性を見出しその基礎検討を終えている。今後これらの成果をもとに，高次機能制御に繋げる計画である。当初の研究計画程度の進捗である。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに可視化法は概ね完成させることができている。今後はこれらを用いた評価を行い近接場相互作用を駆した光化学反応制御へと展開していく計画である。また，メソ構造の放射モードの制御に取り組み，光増強効果の高度化を行う。光閉じ込め効果による非線型性の増大がいくつもの系で観測されている。その最適化を実験および理論検討により進め，さらに光化学反応への応用を進め，光の効率的利用の実現を目指す。以上のとおり本研究提案をさらに進展させるとともに領域内の共同研究を積極的に進め研究領域の目標遂行に貢献する計画である。
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